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《武汉理工大学》 2009年
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基于PSD/FPGA的倾斜角测量系统的研究与设计

李海军  
【摘要】: 随着传感技术、激光技术、精密仪器技术、电子技术和微处理技术的突飞猛进,国内外对倾斜角测量技术的要求越来越高,纷纷向着高度集成化、实时在线、功能齐全、高可靠性、高速高精度、工业动态测量等方向发展,将在建筑工程、空间技术、航空航天事业以及机械加工等方面有良好的应用前景,也为提升人们生活工作中自动化和智能化水平提供了一种的参考方案。 本文首先介绍了国内外倾斜角测量的发展历程、研究现状与趋势以及倾斜角测量的研究意义,然后阐述了利用PSD设计的整个倾斜角测量系统。 PSD是一种位置敏感探测器,由于其自身的高响应度、高分辨率、信号处理简单等特点,在测距系统、传感系统、光通信、信号处理等众多尖端领域广泛采用。本文选择一维PSD作为测量传感器,从其结构入手,深入分析其工作原理和工作特性,构造整个倾斜角测量体系框架。 本文对PSD器件搭建了巧妙的模型架构。将PSD放置于暗盒中,盒顶打开1×10mm矩形透光缝,同时矩形缝有窄带滤光片隔离,这样PSD可以探测从感应支架水平柱下面的光学反光镜反射过来的0.3mm精细线径激光束来定位。由于PSD输出电流与偏移位置在一定范围内成近似线性关系,本文通过其中一端信号采集数据建立系统模型关系。 本文还针对每端输出信号设计了电路模块包括Ⅰ-Ⅴ电路、低通滤波电路、换相电路,对PSD输出的微弱电流信号处理后进行抗干扰处理,同时为满足后续模数转换的需要进行了换相。 本文采用14位的AD779设计了A/D转换模块,在通过两路输出信号达到稳定后比较再通过选择丌关送到A/D转换器。A/D转换和LCD显示驱动时序通过FPGA设计实现。文章也对整个模型做了系统分析及讨论并设计运算代码通过FPGA实现。 最后对本文设计中可能引起误差的因素及解决措施做了概要总结,并对后续有待改进的研究工作进行展望。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH712

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 马华玲;夏清华;左谨平;;基于PSD的杨氏模量测量仪的设计与实现[J];高等函授学报(自然科学版);2011年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 吴腾蛟;基于数字信号处理技术的PSD相位法多光束同步检测系统研究[D];重庆大学;2011年
2 周厚平;集成电路测试系统微小微电子参量校准技术研究[D];中国舰船研究院;2012年
3 翟昌民;基于DSP和位置敏感探测器的多光束位置同步检测系统的研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕爱民,袁红星,贺安之,段俊斌;测试条件对PSD位置精度的影响[J];传感器技术;1999年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张华;基于PSD的测距系统研究[D];浙江大学;2005年
2 林眉德;基于PSD的微距测量系统研究[D];浙江大学;2007年
3 牟丽娜;基于PSD的位移检测系统设计[D];中北大学;2007年
4 曾为;基于PSD的微小位移测量系统研究[D];华中科技大学;2006年
【共引文献】
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1 刘旺锋;王硕;;基于FPGA的水下传感节点QPSK调制解调模块设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 陈祥;张伟;林良友;;中小型水电机组振动与稳定性测控系统研制[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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6 胡海洋;绪梅;;基于FPGA的遗传算法在核爆监测中的应用[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(2)[C];2008年
7 李秋洁;王瑞;黄维晋;;基于多级查找表的VLC算法的FPGA实现[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
8 刘海乐;;FPGA在某导弹控制箱检测装置中的应用[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
9 张友森;雷杰;;EDA技术在导弹电路设计中的应用技术研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
10 郉燕;胡永辉;;FPGA技术在短波时码产生器中的应用[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙杨勇;粗集料表面微观构造分形性质探讨与沥青路面抗滑性能关系研究[D];华南理工大学;2010年
2 郝瑞参;磁性液体微压差传感器的理论及实验研究[D];北京交通大学;2011年
3 常锋;LED显示屏灰度等级时空混合叠加调制技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
4 黄梅珍;位置敏感探测器的研究[D];浙江大学;2001年
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6 刘京诚;微小步行爬壁机器人驱动与位置检测技术及系统[D];重庆大学;2003年
7 杨雷;激光微加工系统中若干关键技术的研究[D];郑州大学;2003年
8 陶忠祥;位置敏感探测器在头位跟踪中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 郭丽峰;电梯导轨不平顺度测量、建模及轿箱水平振动特性的研究[D];天津大学;2005年
10 张新刚;保护用电流互感器铁心饱和相关问题的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冷碧炎;基于FPGA的火焰温度场测试研究[D];南昌航空大学;2010年
2 赵经伦;激光加工光学定位方法研究[D];长春理工大学;2010年
3 李旷野;基于PSD的高精度位移传感器的研究[D];长春理工大学;2010年
4 李建华;超高频RFID读写器基带单元关键技术研究[D];郑州大学;2010年
5 韩振宇;MPEG-2传输流分析与解码系统设计[D];郑州大学;2010年
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8 孙大为;数字化单边带水声语音通信系统的研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 董海鹏;平台罗经系统控制原理及微机故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙慧远;黄家健;王玲玲;翁绍捷;;基于RFID技术的植物电信号数据采集系统的探讨[J];安徽农业科学;2010年03期
2 林伟;付昌伟;;nA级电流检测电路和抗干扰技术研究[J];微纳电子技术;2008年07期
3 周徐昌;沈建森;;军用装备中二种特殊信号的测量[J];兵工自动化;2008年06期
4 曹国华;苏成志;徐洪吉;;基于位置敏感探测器和激光技术对大型轴系中心线检测方法的研究[J];兵工学报;2006年04期
5 任冠佼;陈伟海;陈斌;王建华;;基于PSD的触须传感器及在移动机器人中的应用[J];北京航空航天大学学报;2010年05期
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7 杜卫华;工程中几种实用的运算放大器调零方法[J];承德民族职业技术学院学报;2002年02期
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10 陆祖光;微电流测量技术探讨[J];电测与仪表;1990年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄梅珍;位置敏感探测器的研究[D];浙江大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李旷野;基于PSD的高精度位移传感器的研究[D];长春理工大学;2010年
2 孟海星;激光对中仪的设计与研制[D];沈阳理工大学;2010年
3 吴腾蛟;基于数字信号处理技术的PSD相位法多光束同步检测系统研究[D];重庆大学;2011年
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6 孙先逵;PSD相位法多光束同步检测技术研究[D];重庆大学;2005年
7 张华;基于DSP的FFT算法的研究及其在脱扣器中的应用[D];河北工业大学;2006年
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10 郑阳阳;基于ARM和PSD的微小位移测量系统的设计[D];武汉理工大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 翟昌民;基于DSP和位置敏感探测器的多光束位置同步检测系统的研究[D];重庆大学;2012年
2 陈玉琼;基于BP神经网络的汽车发动机信号采集和故障诊断系统的设计与实现[D];成都理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄梅珍,林斌,唐九耀,曹向群,陈钰清,朱列伟;四边形电极结构二维PSD非线性及失真分析[J];半导体光电;2000年04期
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8 吕爱民,袁红星,贺安之,段俊斌;测试条件对PSD位置精度的影响[J];传感器技术;1999年04期
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10 梁长垠;位置自动检测与数据处理[J];传感器技术;2001年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄梅珍;位置敏感探测器的研究[D];浙江大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李成;光笔式无导轨三坐标测量仪二维检测技术的研究[D];河北工业大学;2002年
2 曾超;基于二维位置敏感探测器PSD的研究及应用[D];浙江大学;2003年
3 郑玉胜;基于神经网络的灌溉用水量预测研究[D];武汉大学;2004年
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5 张晓芳,贺顺忠,蒋诚志,陈林才,张宵元;激光多普勒纵向位移测量系统的研究[J];计量技术;2000年10期
6 涂三,骆子夜;基于LabVIEW平台的斜拉桥索力测量系统[J];工业控制计算机;2005年03期
7 蒋兴加,李正兵,陈刚;液氧/煤油发动机试车测量系统的抗干扰技术[J];火箭推进;2005年03期
8 汪涛;李冬梅;李现华;刘开伟;谢文;;CCD多功能实验仪的设计与应用[J];物理实验;2006年03期
9 邬昌峰;;一种测量高压快脉冲用电阻分压器的设计[J];高压电器;2006年05期
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1 张建光;孟晓超;张海平;徐国珍;马兵全;陈莹;;模型水轮机力矩测量系统的测试研究[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
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3 王昊予;江洁;张广军;崔运东;;一种光电准直大视场姿态角测量系统[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
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6 陆顺平;陶象麟;;传导骚扰辅助测量装置入工电源网络[A];2006全国电工测试技术学术交流会论文集[C];2006年
7 郭松林;任殿义;;基于硬件同步采样法的工频电参数测量系统设计[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
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9 郭松林;任殿义;张帆;;基于硬件同步采样法的工频电参数测量系统设计[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
10 孙长国;朱卫国;刘志宏;;水下测量试验参数记录系统设计与实现[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
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3 上海宝钢建设有限公司 顾雪全;智能超声波物位测量系统在冶金烧结生产线上的应用[N];建筑时报;2004年
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5 韦绍宁;南宁市数字城管用上移动道路测量系统[N];中国测绘报;2007年
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7 钟;带钢卷取时的在线卷形测量[N];世界金属导报;2005年
8 李夏通讯员 闫玉玲;客运专线轨道设标网测量系统通过鉴定[N];天津日报;2008年
9 驻粤记者 陈国雄 通讯员 陈兆云;能准确测量海底浮泥厚度[N];中国水运报;2008年
10 记者 李薇 周湛;高精度航空定位导航姿态 测量系统生产实验获得成功[N];中国测绘报;2003年
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1 苏日建;信息测量系统及其若干问题的研究[D];华中科技大学;2010年
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3 张健;动平衡测量的若干关键技术问题研究[D];浙江大学;2010年
4 戴恒震;变压器绝缘纸板微水分介电测量原理及其测量系统的研究[D];大连理工大学;2005年
5 胡宾鑫;基于DLIA的交流阻抗谱测量系统关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
6 赵磊;航空发动机整体叶盘的测量[D];天津大学;2012年
7 蒋敏兰;测量系统精度损失溯源与预测模型研究[D];合肥工业大学;2007年
8 刘芳芳;基于精度损失的动态测量系统均匀设计理论与技术基础研究[D];合肥工业大学;2008年
9 刘颖;太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 李福宝;液体连续相撞击流反应器流场及其测量系统研究[D];东北大学;2008年
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1 董祺;测量系统分析方法的研究及应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 张丰;激光准直测量系统校准方法研究[D];天津大学;2012年
3 谢钱涛;透射光栅测量系统的研制[D];重庆大学;2010年
4 朱慧强;面接触润滑油膜承载力测量系统的研制[D];青岛理工大学;2013年
5 于涛;光子多普勒速度测量系统的研制及其应用[D];北京交通大学;2011年
6 杨小敏;轨道车辆转向架悬挂特性试验测量系统研究[D];吉林大学;2014年
7 单开;边缘电场传感器测量系统的研究[D];合肥工业大学;2011年
8 魏来;移动测量系统在城市绿化管理系统建设中的应用[D];吉林大学;2014年
9 孙青州;叶片复杂曲面测量系统研究[D];吉林大学;2014年
10 徐炳炎;分布式红外辐射通量测量系统的研究[D];浙江大学;2011年
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